A jelen: ritka, drága, nem hatékony

A lítium-ion akkumulátorok olyan anyagokból állnak, mint a kobalt és a lítium, amelyek ritkák és drágák. A villamosenergia-tárolás iránti növekvő igénynek köszönhetően ezek az anyagok egyre nehezebben beszerezhetők és valószínűleg egyre költségesebbek lesznek. Ráadásul a lítium-alapú akkumulátor technológia megszenved az energiahálózat óriási növekvő energiatárolási igényeinek kielégítésével. 

Ezzel szemben a Föld óceánjaiból vagy a kéregből bőséges mennyiségben és fenntartható módon kinyerhető nátrium felhasználásával előállított nátrium-ion akkumulátorok megfelelő alternatívát nyújthatnak a nagy-léptékű energiatároláshoz. Sajnálatos módon, egyelőre nem képesek annyi energiát tárolni, mint a lítium akkumulátorok. 

Több energiát!

A kritikus kihívás az, hogy az akkumulátornak magas energiasűrűsége és kiváló ciklusideje legyen. Most a Washingtoni Állami Egyetem (WSU) és a Csendes-óceáni Északnyugati Nemzeti Laboratórium (PNNL) kutatói

olyan új nátrium-ion akkumulátort dolgoztak ki, amely annyi energiát képes tárolni és olyan hatásfokkal képes működni, mint néhány kereskedelmi forgalomban kapható lítium-ion akkumulátor. Az új akkumulátor-technológia sikeresen újratölthető, miközben a töltés több mint 80 százalékát 1000 ciklus után is megtartja.

A tudósok rétegelt fém-oxid-katódot és folyékony elektrolitot hoztak létre, amelyek extra nátrium-ionokat tartalmaztak, sósabb közeget készítve, amely jobb kölcsönhatást eredményezett a katóddal. A katód-tervezés és az elektrolitrendszer lehetővé tette a nátrium-ionok folyamatos áramlását, megakadályozva az inaktív felületi kristályok felhalmozódását, korlátlan áramtermelést téve lehetővé. 

Yuehe Lin, a WSU Gépészeti és Anyagmérnöki Iskola professzora elmondta:  „Kutatásunk feltárta a katód szerkezetének evolúciója és az elektrolit közötti felületi kölcsönhatás alapvető összefüggését. Ez a legjobb eredmény, amelyet valaha rétegzett katódos nátrium-ion akkumulátorokkal folyó kísérletekben jelentettek, ami azt mutatja, hogy ez életképes technológia, amely összehasonlítható a lítium-ion akkumulátorokkal." 

Junhua Song, a tanulmány vezető szerzője a Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratóriumból hozzátette:  „Ez a munka előkészíti az utat a gyakorlati nátrium-ion akkumulátorok felé, és a katód-elektrolit kölcsönhatások alapvető folyamatának megértése rávilágít arra, hogy hogyan fejleszthetünk a jövőben kobaltmentes vagy alacsony kobalttartalmú katód anyagokat a nátrium-ion akkumulátorokhoz, valamint más típusú akkumulátor-kémiához.

Ha mind a lítiumhoz, mind pedig a kobalt számára találunk életképes alternatívákat, a nátrium-ion akkumulátor valóban versenyképes lehet a lítium-ion akkumulátorokkal.”

(Forrás: ACSEnergyLetters Képek: Wikimedia, Torange)